淺談空分冷箱施工工藝

【摘? 要】根據(jù)歷年不同氣體公司的冷箱產(chǎn)品特點(diǎn)和配套的施工工藝，尋求最佳的冷箱設(shè)計(jì)和施工工藝來(lái)降低成本。冷箱的設(shè)計(jì)決定了冷箱的施工工藝，施工工藝反之推動(dòng)冷箱設(shè)計(jì)的改變。項(xiàng)目不同，冷箱的施工工藝會(huì)不同。但是冷箱模塊化，機(jī)械化以及管理精細(xì)化是發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】冷箱，施工工藝，模塊化

引言

隨著我國(guó)冶金、石化、煤化工等產(chǎn)業(yè)十多年來(lái)對(duì)空分設(shè)備大型化需求的日益增加，空分設(shè)備規(guī)格朝著大型、特大型方向發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大型空分項(xiàng)目由單臺(tái)的1萬(wàn)Nm3/H氧裝機(jī)量，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為單臺(tái)15萬(wàn)Nm3/H氧裝機(jī)量。

作為空分裝置的重點(diǎn)設(shè)備，單套空分冷箱高度可以達(dá)到70米，重量可達(dá)950噸。冷箱越來(lái)越重，形狀也越來(lái)越大，安裝難度和危險(xiǎn)性越來(lái)越大。這就要求冷箱的施工工藝在此大環(huán)境影響下也要不斷的改變和調(diào)整。

1.我國(guó)的基本國(guó)情

改革開(kāi)放初期，我們是貧困國(guó)家。相比機(jī)械成本和材料成本，人力成本相對(duì)極為便宜，大型吊裝機(jī)械價(jià)格昂貴。同時(shí)因?yàn)榇笮蜋C(jī)械資源稀少，容易造成吊裝檔期和施工進(jìn)度不匹配。所以此時(shí)的冷箱施工工藝以散裝到現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)立式安裝為主。這和當(dāng)時(shí)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械便宜，人工昂貴的國(guó)情截然不同。

進(jìn)入本世紀(jì)10年代，隨著大型機(jī)械的資源越來(lái)越多。機(jī)械的臺(tái)班單價(jià)和人工單價(jià)比越來(lái)越小。越來(lái)越多的大型空分項(xiàng)目會(huì)施工更多的機(jī)械作業(yè)來(lái)減少人力作業(yè)。

2.冷箱施工工藝的改變因素

2.1項(xiàng)目進(jìn)度需求

從項(xiàng)目投資角度來(lái)講，越早投產(chǎn)越能帶來(lái)利益。項(xiàng)目的進(jìn)度就成為項(xiàng)目是否成功的一個(gè)關(guān)鍵考核因素。這就促進(jìn)了冷箱朝向模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)專(zhuān)業(yè)施工齊頭并進(jìn)同時(shí)進(jìn)行。

2.2施工人力成本要求

隨著人工紅利的消失，技術(shù)工種需求量與實(shí)際供給量不對(duì)稱(chēng)。人力成本大幅度增加。負(fù)責(zé)冷箱安裝的安裝公司希望工程進(jìn)度更緊湊，工作效率更高效，降低施工成本。同時(shí)空分項(xiàng)目建設(shè)單位也希望降低成本來(lái)提供市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3國(guó)家監(jiān)管力度

國(guó)家安全監(jiān)察部門(mén)也越來(lái)越加大對(duì)有高風(fēng)險(xiǎn)的高空作業(yè)的控制。同時(shí)隨著國(guó)民安全意識(shí)的提高和現(xiàn)場(chǎng)管理的精細(xì)化，越來(lái)越多的施工人員開(kāi)始重視安全文明施工。

3.冷箱的施工工藝

3.1冷箱主要組成部分有以下3個(gè)部分

（1）作為保溫箱的鋼結(jié)構(gòu)外殼。（鋼結(jié)構(gòu)，冷箱面板）

（2）內(nèi)部核心設(shè)備（熱交換器/塔器）。

（3）管道工程，儀表工程。

3.2冷箱主要組成部分的施工特點(diǎn)

（1）在大型空分項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)施工比較繁瑣，難度比較大。高空作業(yè)多，安全風(fēng)險(xiǎn)高。如何降低鋼結(jié)構(gòu)施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)是考慮方向。

（2）冷箱內(nèi)塔是安裝重點(diǎn)。需要大型吊機(jī)。同時(shí)，塔的到貨時(shí)間受到一定條件限制。如何把鋼結(jié)構(gòu)施工和塔吊裝綜合考慮一直是降低施工成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

（3）管道工程和儀表工程的施工周期比較長(zhǎng)。從歷年冷箱施工質(zhì)量事故分析中。管道工程和儀表工程的施工質(zhì)量問(wèn)題占據(jù)絕大部分。所以如何控制管道工程和儀表工程的施工一直也是施工質(zhì)量關(guān)注的重點(diǎn)。從施工質(zhì)量控制難易程度來(lái)看，一般是地面整體預(yù)制冷箱要優(yōu)于立式安裝冷箱。車(chē)間制造冷箱由于施工現(xiàn)場(chǎng)制造冷箱。

3.3目前的冷箱施工工藝

舉空分冷箱最重的精餾塔冷箱為例。目前國(guó)內(nèi)的冷箱施工工藝主要有以下3個(gè)方向：

（1）冷箱框架材料在工廠(chǎng)預(yù)制成梁，柱，板散件。發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)后搭設(shè)滿(mǎn)堂腳手架高空拼接。在鋼結(jié)構(gòu)安裝到一定高度后，整體吊裝冷箱內(nèi)設(shè)備精餾塔或者高空分段組對(duì)冷箱內(nèi)設(shè)備精餾塔。管道地面預(yù)制，高空立式安裝。典型的有法國(guó)液空公司產(chǎn)品。

優(yōu)點(diǎn)：①降低鋼結(jié)構(gòu)材料規(guī)格。②最大噸位的吊機(jī)噸位相對(duì)小一些。

缺點(diǎn)：①高空作業(yè)比較多，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)比較高。②進(jìn)度比較慢。③施工質(zhì)量保證相對(duì)難度大。④吊車(chē)臺(tái)班相對(duì)多一些。

（2）冷箱框架材料的預(yù)制加深模塊化。工廠(chǎng)制造時(shí)，已經(jīng)把鋼結(jié)構(gòu)制造成片。流水線(xiàn)作業(yè)發(fā)到項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，直接吊裝，或地面拼裝成面或段。冷箱內(nèi)設(shè)備精餾塔整體吊裝或者分段吊裝在高空中進(jìn)行組對(duì)安裝。工藝管道部分地面預(yù)制，立式安裝。典型的有德國(guó)Linde公司和國(guó)內(nèi)的龍頭杭氧等。

優(yōu)點(diǎn)：①在一定程度上減少了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。②在一定程度上提高了工作效率。③最大噸位的吊車(chē)噸位相對(duì)小一些。

缺點(diǎn)：①工藝管道作業(yè)效率低。工期相對(duì)水平制作冷箱要長(zhǎng)。②施工進(jìn)度受到土建進(jìn)度影響。③冷箱鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)需要施工作業(yè)空間，影響周?chē)渌┕ぷ鳂I(yè)。④油漆質(zhì)量和焊接質(zhì)量相對(duì)水平制造冷箱更難控制。⑤吊車(chē)臺(tái)班相對(duì)多一些。

（3）冷箱框架材料的預(yù)制繼續(xù)加深模塊化。（現(xiàn)場(chǎng)）水平制造整體/分段冷箱，現(xiàn)場(chǎng)直接一次吊裝或者對(duì)接。典型的有美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司。

優(yōu)點(diǎn)：①施工難度低，高效，不占用現(xiàn)場(chǎng)施工空間。②質(zhì)量容易控制。③高空作業(yè)相對(duì)少，施工比較安全。④節(jié)省工期，可以和打樁/土建施工同步進(jìn)行，大大節(jié)省工期。尤其對(duì)于產(chǎn)品線(xiàn)冷箱。⑤大型吊車(chē)臺(tái)班相對(duì)少一些。

缺點(diǎn)：①受到陸路運(yùn)輸限制，尤其對(duì)于內(nèi)陸大型空分項(xiàng)目。所以促進(jìn)了在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制區(qū)水平制作冷箱，冷箱短駁后整體吊裝。②對(duì)于多套空分裝置，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮設(shè)備布置。指定施工計(jì)劃時(shí)，需要考慮冷箱吊裝區(qū)的其他作業(yè)的先后順序。③由于整體吊裝，冷箱的框架材料強(qiáng)度上會(huì)考慮的多一些。④在這三種主流冷箱施工工藝的基礎(chǔ)上會(huì)推動(dòng)一些設(shè)計(jì)改變，如對(duì)于超大型空分項(xiàng)目，把精餾塔冷箱分成兩個(gè)冷箱來(lái)降低冷箱的重量和尺寸。如冷箱形狀有矩形和圓形。

4.冷箱施工工藝的制約因素

（1）氣體公司的戰(zhàn)略考慮，氣體公司的戰(zhàn)略考慮不同，相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工工藝也就不同。

①對(duì)于氣體僅供貨不負(fù)責(zé)施工的項(xiàng)目，為了降低合同總價(jià)，增加投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)力，把施工部分剝離出去。同時(shí)把冷箱供貨的鋼結(jié)構(gòu)部分材料費(fèi)降低，施工難度會(huì)考慮的相對(duì)少一些。

②對(duì)于高附加值的電子氣項(xiàng)目，進(jìn)度要求非常高?；旧蠒?huì)采用水平制造整裝冷箱（車(chē)間或者現(xiàn)場(chǎng)制造），一次性吊裝的施工工藝來(lái)滿(mǎn)足項(xiàng)目進(jìn)度需求。

（2）企業(yè)文化。①氣體公司的施工安全管理文化不同。對(duì)工效考核指標(biāo)不同。

②氣體公司是否愿意主動(dòng)改變冷箱概念設(shè)計(jì)和施工工藝的動(dòng)力和阻力不同。

（3）項(xiàng)目特點(diǎn)。運(yùn)輸限制，尤其對(duì)于超大型空分，冷箱水平運(yùn)輸受到陸運(yùn)的限制。

①場(chǎng)地限制，施工現(xiàn)場(chǎng)不具備冷箱施工場(chǎng)地。

②關(guān)鍵設(shè)備供貨進(jìn)度限制。

③產(chǎn)品線(xiàn)項(xiàng)目。

④供貨范圍和客戶(hù)需求。

5.結(jié)論

每個(gè)項(xiàng)目會(huì)有自己的特殊性，不能絕對(duì)的說(shuō)某一種施工工藝在任何項(xiàng)目都是最好的。第2種冷箱安裝模塊化在國(guó)內(nèi)空分項(xiàng)目上雖然為冷箱施工工藝主流。但冷箱制造模塊最大化的整裝冷箱依然受到市場(chǎng)的青睞。保留制造車(chē)間的氣體公司一般都會(huì)保留整裝冷箱制造工藝。

所以隨著人口紅利的逐漸消失，冷箱的施工機(jī)械化，制造模塊化，管理精細(xì)化是冷箱施工工藝發(fā)展趨勢(shì)。

作者簡(jiǎn)介：梁書(shū)光（1981.12-），男，漢族，安徽蕭縣人，學(xué)士，冷箱施工工程師。